Caracteristicas del kevlar

1. KEVLAR
Realizado por Kevin Mamarandi

2. HISTORI
A El descubrimiento supuso un gran avance en el desarrollo de nuevos
materiales poliméricos. A comienzos de los años sesenta, la
compañía DuPont estaba interesada en obtener una fibra más
resistente que el nailon (poliamida 6,6). Hasta entonces las
soluciones empleadas para la formación de fibras eran
transparentes, por eso cuando obtenían soluciones opalescentes
mientras trabajaban con poli(para-fenilen-tereftalamidas) y
poli(benzamidas),estas eran descartadas. La opalescencia se debía
a la naturaleza cristalina de estas soluciones (cristales líquidos), algo
relativamente novedoso para aquellos tiempos y para ese campo en
particular. A pesar de ello, un día Kwolek decidió hilar el producto de
esas soluciones. El resultado fue una fibra más resistente que el
nylon, que hoy en día es sinónimo de alta resistencia y que
actualmente se usa en más de 200 aplicaciones diferentes.
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3. ARAMIDA
 Las aramidas pertenecen a una familia de nailones, incluyendo
el nomex y el kevlar. El kevlar se utiliza para hacer chalecos a prueba de
balas y neumáticos resistentes a los pinchazos.
 Las mezclas de nomex y de kevlar se utilizan para hacer ropas
resistentes a la llama, motivo por el que lo emplean los bomberos.
 El kevlar es una poliamida en la cual todos los grupos amida están
separados por grupos para-fenileno. Es decir, los grupos amida se unen
al anillo fenilo en posiciones opuestas entre sí, en los carbonos 1 y 4. El
kevlar es un polímero altamente cristalino. Llevó tiempo encontrar una
aplicación útil para el kevlar, dado que no era soluble en
ningún disolvente. Por lo tanto, su procesado en disolución estaba
descartado. No se fundía por debajo de 500 °C
 El nomex, por otra parte, posee grupos meta-fenileno, es decir, los
grupos amida se unen al anillo fenilo en las posiciones 1 y 3.
 El polietileno de peso molecular ultraalto tiene una capacidad elástica
mayor que la del kevlar, sustituyendo a este en la confección de
chalecos antibalas.8
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4. SÍNTESIS
 La síntesis de este polímero se lleva a cabo en solución N-metil-pirrolidona y
cloruro de calcio, a través de una polimerización por pasos a partir de la p-
fenilendiamina y el dicloruro del ácido tereftálico o cloruro de tereftaloílo. La
reacción se lleva a cabo a temperaturas bajas debido a su gran exotermicidad.
Posteriormente el polímero se hace precipitar y se disuelve en ácido sulfúrico
concentrado en el cual kevlar (y otras poliarilamidas) forma una solución
cristalina que se emplea para precipitar o coagular las fibras a la vez que se
estiran mediante un sistema de hilado.
 En otras variantes de síntesis de poli(aril)amidas, otros autores emplean otros
disolventes como la dimetilacetamida
 La poli(arilamida) así obtenida (se trata de una aramida) tiene un alto grado de
orientación molecular a la vez que hay se dan un gran número de interacciones
por puentes de hidrógeno entre los grupos amida. Por estas interacciones y
este empaquetamiento, las fibras obtenidas presentan unas muy altas
prestaciones.
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5. PROPIEDADES
MECÁNICAS Rigidez
El kevlar posee una excepcional rigidez para tratarse de una fibra polimérica. El valor
del módulo de elasticidad a temperatura ambiente es de entorno a 80 GPa (kevlar 29)
y 120 (kevlar 49). El valor de un acero típico es de 200 GPa.
 Resistencia
El kevlar posee una excepcional resistencia a la tracción, de entorno a los 3,5 GPa. En
cambio el acero tiene una resistencia de 1,5 GPa. La excepcional resistencia del kevlar
(y de otras poliarilamidas similares) se debe a la orientación de sus cadenas
moleculares, en dirección del eje de la fibra, así como a la gran cantidad de enlaces
por puentes de hidrógeno entre las cadenas, entre los grupos amida (ver estructura).
 Elongación a rotura
El kevlar posee una elongación a rotura de en torno al 3,6 % (kevlar 29) y 2,4 %
(kevlar 49) mientras que el acero rompe en torno al 1 % de su deformación. Esto hace
que el kevlar sea un material más tenaz y absorba mucha mayor cantidad de energía
que el acero antes de su rotura.
 Tenacidad
La tenacidad (energía absorbida antes de la rotura) del Kevlar está en torno a los
50 MJ m-3, frente a los 6 MJ m-3 del acero.
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6. TIPOS DE FIBRA DE KEVLAR
 Esencialmente hay dos tipos de fibras de kevlar: kevlar 29 y kevlar 49.
 El kevlar 29 es la fibra tal y como se obtiene de su fabricación. Se usa típicamente como
refuerzo en tiras por sus buenas propiedades mecánicas, o para tejidos. Entre sus aplicaciones
está la fabricación de cables, ropa resistente (de protección) o chalecos antibalas.
 El kevlar 49 se emplea cuando las fibras se van a embeber en una resina para formar
un materiaL compuesto. Las fibras de kevlar 49 están tratadas superficialmente para favorecer
la unión con la resina. El kevlar 49 se emplea como equipamiento para deportes extremos,
para altavoces y para la industria aeronáutica, aviones y satélites de comunicaciones y cascos
para motos.
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